钢铁的力学性能
钢铁材料的力学性能
σs=——
Fo
式中Ps——屈服载荷（N）
Fo——试样原横截面积（mm²）
7
屈服强度
σ0.2
MPa
对某些屈服现象不明显的金属材料，测定屈服点比较困难，常把产生0.2%永久变形的应力定为屈服点，称为屈服强度或条件屈服极限：
P0.2
σ0.2=Байду номын сангаас—
Fo
式中P0.2——试样产生永久变形为0.2%时的载荷（N）
Fo——试样原横截面积（
mm²）
8
持久强度
σ0.2/时间(h)
MPa
金属材料在高温条件下，经过规定时间发生断裂时的应力称为持久强度。通常所指的持久强度，是在一定的温度条件下，试样经105h后的断裂强度。
9
蠕变强度
温度
σ ——
应变量/时间
MPa
金属材料在高于一定温度下受到应力作用，即使应力小于屈服强度，试件也会随着时间的增长而缓慢地产生塑性变形，此种现象称为蠕变。在给定温度下和规定的时间内，使试样生产一定蠕变变形量的应力称为蠕变强度，例如：
5
抗扭强度
τb
MPa
指外力是扭转力的强度极限
3Mb
τb≈—— （适用于钢材）
4Wp
Mb
τb≈—— （适用于铸铁）
Wp
式中Mb——扭转力矩（N·mm）
Wp——扭转时试样截面的极断面系数（
mm²）
6
屈服点
σs
MPa
金属度样在拉伸过程中，负荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象称为“屈服”。发生屈服现象时的应力，称为屈服点或屈服极限：
Pbc
σbc＝——
Fo
式中 Pbc——试样所受最大集中载荷（N）
钢材的力学性能
用金刚石正四棱体压头以 49.03-980.7N 的试验
/
力压力试样表面，经规定的保持时间后，卸除试验力，
测压痕对角线长度的计算的硬度值。
用金刚石或钢球冲头一定高度落到试样表面，测
/
冲头回跳高度计算硬度值。用目测型硬度计的硬度符
号为 HSC，指示型硬度计的硬度符号为 HSD。
/
g cm 3
/
相互接触的物体，当作相对移动时就会引起摩 擦，引起摩擦的阻力称为摩擦力。根据摩擦定律，通 常把摩擦力（F）与施加在摩擦部位的垂直载荷（N） 的比值，称为摩擦因数。
Ps MPa
σs=—— Fo
式中 Ps——屈服载荷（N）
Fo——试样原横截面积（mm²）
对某些屈服现象不明显的金属材料，测定屈服点比较 困难，常把产生 0.2%永久变形的应力定为屈服点，称 MPa 为屈服强度或条件屈服极限：
σ0.2/时间 8 持久强度
(h)
温度
蠕变强度 σ —— 9
应变量/时
间
二 弹性
系数。
系数。
（J） AKV ——夏比 V 形缺口试样冲断时所消耗的功
（J）
F——试样缺口处的横截面积（cm²）
五 疲劳
1 疲劳极限
σ-1
2 疲劳强度
σN
六 硬度
1 布氏硬度
HBS
金属材料在极限强度以下，长期承受交变负荷 （即大小、方向反复变化的载荷）的作用，在不发生 显著塑性变形的情况下而突然断裂的现象，称为疲 劳。
金属材料在重复或交变应力作用下，经过周次（N）
MPa
的应力循环仍不发生断裂时所能承受的最大应力称
为疲劳极限。
金属材料在重复或交变应力作用下，经过周次
钢管力学性能
钢管力学性能力学性能钢材力学性能是保证钢材最终使用性能（机械性能）的重要指标，它取决于钢的化学成分和热处理制度。
在钢管标准中，根据不同的使用要求，规定了拉伸性能（抗拉强度、屈服强度或屈服点、伸长率）以及硬度、韧性指标，还有用户要求的高、低温性能等。
①抗拉强度（σb）试样在拉伸过程中，在拉断时所承受的最大力（Fb），出以试样原横截面积（So）所得的应力（σ），称为抗拉强度（σb），单位为N/mm2（MPa）。
它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。
计算公式为：式中：Fb--试样拉断时所承受的最大力，N（牛顿）； So--试样原始横截面积，mm2。
②屈服点（σs）具有屈服现象的金属材料，试样在拉伸过程中力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力，称屈服点。
若力发生下降时，则应区分上、下屈服点。
屈服点的单位为N/mm2（MPa）。
上屈服点（σsu）：试样发生屈服而力首次下降前的最大应力；下屈服点（σsl）：当不计初始瞬时效应时，屈服阶段中的最小应力。
屈服点的计算公式为：式中：Fs--试样拉伸过程中屈服力（恒定），N（牛顿）So--试样原始横截面积，mm2。
③断后伸长率（σ）在拉伸试验中，试样拉断后其标距所增加的长度与原标距长度的百分比，称为伸长率。
以σ表示，单位为%。
计算公式为：式中：L1--试样拉断后的标距长度，mm； L0--试样原始标距长度，mm。
④断面收缩率（ψ）在拉伸试验中，试样拉断后其缩径处横截面积的最大缩减量与原始横截面积的百分比，称为断面收缩率。
以ψ表示，单位为%。
计算公式如下：式中：S0--试样原始横截面积，mm2； S1--试样拉断后缩径处的最少横截面积，mm2。
⑤硬度指标金属材料抵抗硬的物体压陷表面的能力，称为硬度。
根据试验方法和适用范围不同，硬度又可分为布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度、显微硬度和高温硬度等。
对于管材一般常用的有布氏、洛氏、维氏硬度三种。
A、布氏硬度（HB）用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力（F）压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径（L）。
钢铁材料的性能
σe
MPa
金属能保持弹性变形的最大能力
比例极限
σp
MPa
在弹性变形阶段，金属材料所受的和应变能保持正比的最大应力
弹性模量
MPa
金属在弹性范围内，外力和变形成比例地增长，既应力与应变成正比例关系时，这个比例系数就称为弹性模量
2．3塑性—材料受力后产生永久变形而不破坏的能力
伸长率（延伸率）
%
金属受外力作用被拉断以后,在标距内总伸长长度同原来标距长度相比的百分数
肖氏硬度
HSC（目测型）
与h/h0比值成正比
利用金刚石冲头自一定的高度h0mm落下，撞击金属后，冲头又回跳到某一高度hmm
表面光滑的一些精密量具或零件
HSD（指示型）
3．化学性能
名称
说明
耐腐蚀性
金属材料抵抗空气、水蒸气及其它化学介质腐蚀破坏作用的能力，称为耐腐蚀性。常见的钢铁生锈、铜生铜绿等，就是腐蚀现象。金属材料耐腐蚀性能与许多因素有关，例如金属的化学成分、加工性质、热处理条件、组织状态以及环境介质和温度条件等
抗剪强度
τ
MPa
外力与材料轴线垂直，并对材料呈剪切作用时的极限强度
抗扭强度
τb
MPa
外力是扭转时的极限强度
屈服点
σs
MPa
金属试样在拉伸过程中，负荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象称为“屈服”。发生屈服现象时的应力，称为屈服点或屈服极限，是金属发生明显塑性变形的抗力。
屈服强度
σ0。2
MPa
对某些屈服现象不明显的金属材料，测定屈服点比较困难，常把产生0.2%永久变形的应力定为屈服点，这称为屈服强度或条件屈服强度
牌号
牌号是用来识别产品的名称、符号、代码或它们的组合。钢的牌号称为钢号，是对某一具体钢种所取的名称。牌号是技术条件中的首要内容，同一牌号的材料可能有不同的保证条件、交货状态、使用加工类别、质量级别等
钢铁材料的分类、力学性能及热处理
钢铁材料的分类、力学性能及热处理一、 分类及力学性能：1． 碳素钢：按含碳量的多少可分为低碳钢（含碳量小于0.25％）、中碳钢（含碳量在0.25％～0.5％）和高碳钢（含碳量大于0.5％）。
随着含碳量的增加，钢的机械强度提高，但使它的塑性和韧性下降。
（1） 普通碳素钢：它的化学成分不准确，因而不宜进行热处理。
普通碳素钢的牌号标记如Q235（国标），表示屈服点MPa S 235=σ。
（2） 优质碳素钢：力学性能优于普通碳素钢，采用适当的热处理方法可以获得很高的内部机械强度和表面硬度。
低碳钢塑性高，焊接性好，适用于冲压、焊接零件。
采用渗碳淬火处理可提高零件表面硬度；中碳钢具有综合性能好的特点，它的机械强度、塑性和韧性均较好，可进行调质、表面淬火处理；高碳钢具有高的机械强度和良好的韧性和弹性，常制成弹性零件。
优质碳素钢的牌号如15、35、45（国标），表示含碳量平均值各为0.15％、0.35％、0.45％。
2． 合金钢：合金钢是在优质碳素钢中加入某些合金元素而形成的。
它具有良好的力学性能和热处理性能，随着所加合金元素的不同，还可获得不同的特殊性能。
合金钢的牌号如35Mn2、40Cr （国标），表示含碳量平均值为0.35％和0.40％，而含合金元素Mn2％及Cr 小于1.5％。
3． 铸钢：铸钢的含碳量一般在0.15％～0.60％范围内，含碳量较高，塑性很差，容易产生龟裂，故不能锻造。
铸钢的强度显著高于铸铁，但铸造性则比较差，收缩率较大。
铸钢的牌号如ZG500－270，前组数字表示抗拉强度MPa B 500=σ，后组数字表示屈服点MPa S 270=σ。
4． 铸铁：铸铁是含碳量大于2％的铁碳合金。
铸铁因含碳量高，故它的抗拉强度、塑性和韧性都较差，不能锻造，焊接性能也差。
但它有较高的抗压强度，良好的减摩性和切削性能，吸振性好，价格又较低廉。
常用的铸铁有灰铸铁（如HT150，抗拉强度MPa B 150=σ）、可锻铸铁（如KT300－6，抗拉强度MPa B 300=σ，最低伸长率为6％）和球墨铸铁（如QT500－7，抗拉强度MPa B 500=σ，最低伸长率为7％）。
45钢力学性能
45钢力学性能45钢，又称45号特种钢，是一种碳素结构钢，最初由中国国家安全部长、著名工业革命家45李政道提出。
由于其特殊的机械性能和加工性能，其在中国被广泛应用于机械制造领域，世界上也有很多国家采用45号钢制造各种装备。
45钢的机械性能和加工性能优良，是汽车重要零部件的主要材料之一，是机械加工常用的重要材料之一。
45钢的力学性能是指其抗压强度、屈服强度、杨氏模量、断裂伸长率等机械性能的数值。
45钢的抗压强度指的是其受力时能抗拒外力的特性，屈服强度指的是其在某定载荷大小时，能够抗拒外力的程度，杨氏模量指的是该材料在受力时，恒定尺寸下抗压强度的大小，断裂伸长率指的是该材料在断裂时的拉伸长度与原材料的比值。
45钢有着优良的机械性能，尤其是其抗压强度、屈服强度以及杨氏模量，是许多机械制造所采用的重要材料之一。
其抗压强度一般为400MPa-550MPa，屈服强度一般为245MPa-400MPa，耐压性能极强，耐热性能良好，适用温度一般为 -150℃～500℃，杨氏模量范围一般在200GPa左右，断裂伸长率一般在12～50%之间。
此外45钢还具备良好的加工性能，以及抗拉强度和弯曲强度，都优于一般碳素结构钢。
此外，45钢也具备优良的电性能，抗腐蚀性良好，耐蚀性能优异。
另外，45钢由于本身具有良好的机械性能和加工性能，因此也应用于非常多的行业，如航空航天、钢铁冶炼、造船、采矿、橡胶工业等行业中，用于制造发动机机械零件、火车轴承、船舶轴承、矿山设备、橡胶机械零件等，45号特种钢因其多种用途而得到越来越多行业的应用。
总之，45号特种钢是一种碳素结构钢，其具有优良的机械性能和加工性能，因此得到广泛应用于机械制造行业，是汽车重要零部件的主要材料之一，也是机械加工常用的重要材料之一，广泛应用于航空航天、钢铁冶炼、造船、采矿、橡胶工业等行业中。
钢铁的物理力学性能和机械性能
钢铁的物理力学性能和机械性能fangjym 的钢铁的物理力学性能和机械性能钢材的主要机械性能(也叫力学性能)通常是指钢材在标准条件下均匀拉伸.冷弯和冲击等.单独作用下所显示的各种机械性能。
钢材通常有五大主要的机械性能指标：通过一次拉伸试验可得到抗拉强度，伸长率和屈服点三项基本性能；通过冷弯试验可得到钢材的冷弯性能；通过冲击韧性试验可得到冲击韧性。
1.屈服点(σs)钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N(牛顿)/mm2，(MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2)2.屈服强度(σ0.2)有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。
3.抗拉强度(σb)材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。
它表示钢材抵抗断裂的能力大小。
与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。
设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb= Pb/Fo (MPa)。
4.伸长率(δs)材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。
5.屈强比(σs/σb)钢材的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值，称为屈强比。
屈强比越大，结构零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金结构钢为0.65-0.75合金结构钢为0.84-0.86。
6.硬度硬度表示材料抵抗硬物体压入其表面的能力。
它是金属材料的重要性能指标之一。
一般硬度越高，耐磨性越好。
常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
⑴布氏硬度(HB)以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
钢铁的物理力学性能和机械性能
钢铁的物理力学性能和机械性能fangjym 的钢铁的物理力学性能和机械性能钢材的主要机械性能(也叫力学性能)通常是指钢材在标准条件下均匀拉伸.冷弯和冲击等.单独作用下所显示的各种机械性能。
钢材通常有五大主要的机械性能指标：通过一次拉伸试验可得到抗拉强度，伸长率和屈服点三项根本性能；通过冷弯试验可得到钢材的冷弯性能；通过冲击韧性试验可得到冲击韧性。
1.屈服点(σs)钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。
设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，那么屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa 称为兆帕等于N(牛顿)/mm2，(MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2)2.屈服强度(σ0.2)有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久剩余塑性变形等于一定值(一般为原长度的0.2%)时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。
3.抗拉强度(σb)材料在拉伸过程中，从开场到发生断裂时所到达的最大应力值。
它表示钢材抵抗断裂的能力大小。
与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。
设Pb为材料被拉断前到达的最大拉力，Fo为试样截面面积，那么抗拉强度σb=Pb/Fo (MPa)。
4.伸长率(δs)材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。
5.屈强比(σs/σb)钢材的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值，称为屈强比。
屈强比越大，构造零件的可靠性越高，一般碳素钢屈强比为0.6-0.65，低合金构造钢为0.65-0.75合金构造钢为0.84-0.86。
6.硬度硬度表示材料抵抗硬物体压入其外表的能力。
它是金属材料的重要性能指标之一。
一般硬度越高，耐磨性越好。
常用的硬度指标有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度。
⑴布氏硬度(HB)以一定的载荷(一般3000kg)把一定大小(直径一般为10mm)的淬硬钢球压入材料外表，保持一段时间，去载后，负荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
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550
≥670
14
390
–
60
550
≥700
13
410
208000
65
600
≥730
12
420
–
70
600
≥760
11
430
210000
碳素工具钢
T7(A)～T12(A)
已退火的
600
750
10
–
–
T8A
冷作硬化的
600～950
750～1200
–
–
–
优质碳素钢
10Mn2
已退火的
320～460
400～580
65Si2WA
冷作硬化的
640～960
800～1200
10
1400\1600
–
不锈钢
1Cr13
已退火的
320～380
400～470
21
420
210000
2Cr13
320～400
400～500
20
450
210000
3Cr13
400～480
500～600
18
480
210000
4Cr13
400～480
500～600
已退火的
190
230
26
DR510-50
DR450-50
DR315-50
DR290-50
DR280-35
DR255-35
普通碳素钢
Q195
未经退火的
260～320
320～400
28～33
Q215-A
270～340
340～420
26～31
220
Q235-A
310～380
440～470
21～25
240
Q255-A
340～420
490～520
19～23
260
Q275
400～500
580～620
15～19
280
碳素结构钢
05
已退火的
200
230
28
–
05F
210～300
260～380
32
–
08F
220～310
280～390
32
180
08
260～360
330～450
32
200
190000
10F
220～340
280～420
30
190
10
260～340
300～440
29
210
198000
15F
250～370
320～460
28
–
15
270～380
340～480
26
230
202000
20F
280～390
340～480
26
230
20000020280 Nhomakorabea400360～510
26
250
210000
25
320～440
400～550
22
230
211000
65Mn
600
750
12
400
211000
合金结构钢
25CrMnSi(A)
已低温退火的
400～560
500～700
18
950
–
30CrMnSi(A)
440～600
550～750
16
850（1450）
–
优质弹簧钢
60Si2Mn(A)
已低温退火的
720
900
10
1200
200000
24
280
202000
30
360～480
450～600
22
300
201000
35
400～520
500～650
20
320
201000
40
420～540
520～670
18
340
213500
45
440～560
550～700
16
360
204000
50
已正火的
440～580
550～730
14
380
220000
钢铁的力学性能
班级：船舶122学号：120617206姓名：孙徐鹏
钢铁的力学性能
材料名称
材料牌号
材料状态
极 限 强 度
伸长率δ
屈服强度
弹性模量
剪切强度τ/MPa
抗拉强度σp/MPa
（%）
σs/MPa
E/MPa
电工用工业
DT1
已退火的
180
230
26
纯铁
DT2
C<0.025
DT3
电工硅钢
DR530-50
15
500
210000
1Cr18Ni9
经热处理的
460～520
580～640
35
200
210000
2Cr18Ni9
冷碾压冷作硬化
800～880
100～1100
38
220
210000
1Cr18Ni9T1
热处理退软的
430～550
54～700
40
200210000摘自《常用的钢铁力学性能》摘自丁发兴、余志武、温海林【高温后Q235钢材力学性能研究】《建筑材料学报》